一起電廠側UPS電源非停事故分析

魯 鵬

華電電力科學研究院有限公司，浙江 杭州 310000

0 引言

根據安徽省《安徽電力調度控制中心關于開展安徽電網火電廠輔機變頻器低電壓穿越能力試驗和整改工作的通知》（調〔2013〕179號文）要求，給煤機變頻器電源在2014年10月份進行了低電壓穿越保護改造，改造方案未能按照反措源要求設置備用電源并加裝靜態切換開關，造成UPS供給的主電源電壓失去時，無可靠的備用電自動投入。重要負荷采用單系統供電，沒有按照《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》關于二次回路重要負荷需要常用雙系統供電，導致了非停事故發生[1]。

1 事故概況

事件前該機組主要參數：機組負荷435 MW。機組AGC協調控制方式為燃料、給水、引、送風量、一次風量均在“自動”方式，A、B、C、D 4臺給煤機運行，E、F給煤機備用。

機組UPS輸出電源電壓陡降，機組4臺運行給煤機跳閘，造成機組“全燃料中斷”，機組跳閘。

23：07：39，運行監盤發現該機組1～4號DCS操作員站失電，#2機組跳閘，負荷到零。鍋爐FSSS畫面首出原因為“全燃料中斷”。運行人員發現操作臺4臺CRT失電，查看FSSS系統機組跳閘首出“全燃料中斷”MFT信號動作，從而造成了一起非停事故。

2 事故檢查

檢查人員到位，首先通過對操作臺4臺CRT失電進行檢查，發現集控室操作臺下UPS裝置不輸出。供電電源分為兩路，分別取自DCS電子間、DCS電源柜，其中一路為廠用UPS經A3空開供給（空開容量6 A），一路為保安段經B3空開供給（空開容量6 A），通過集控室操作臺下交流接觸器切換，切換后后接入操作臺下熱控UPS裝置，其輸出供給操作臺裝置輸出，經電源插排供給操作臺3臺CRT電源。

采用萬用表進行測量，插排上沒有電，到DCS電子間檢查發現A3空開跳閘，且試合閘失敗，進一步檢查操作臺下的UPS裝置，測得UPS裝置輸出無電壓。判斷該UPS裝置故障，臨時將該裝置甩開，直接由接觸器切換后供電源插排，試合A3空開正常，3臺操作員站恢復供電，畫面正常顯示。

臨時將UPS甩開，直接由接觸器切換后供操作臺CRT電源，CRT恢復送電，待備品到后更換UPS裝置。對甩開的操作臺UPS裝置進行檢查，發現積灰較多，相間阻值580 kΩ，對地電阻為無窮大。

操作臺恢復供電后，從歷史站調用歷史趨勢，機組跳閘首出為“全燃料中斷”，進一步檢查確定為“給煤機全停”信號發出，同時發現A、B、C、D 4臺運行中的給煤機給煤量全部顯示負值，判斷為給煤機停止運行。

進一步檢查給煤機控制電源，發現在#2爐6臺給煤機變頻器在低電壓穿越項目改造后，6臺給煤機變頻器的控制電源由原來的動力電源下口供電改為UPS供電，因此，在UPS電源失去時，4臺運行給煤機全部跳閘，臨時將B、C、D、E、F 5臺給煤機控制電源又改為由動力電源下口供電后，恢復正常運行。

故障前后的UPS電壓數值如表1所示。經檢查發現，UPS電源輸出波形及電壓數值從正常變成不正常。6 kV開關位置以及滅磁開關位置發生變化，機組跳閘。UPS正常運行時，整流器把輸入交流電變換為穩定的直流，整流器兼充電器功能，采用均流充電，能夠有效提高蓄電池使用壽命；逆變器采用大功率絕緣柵雙極型晶體管（IGBT），控制采用正脈寬調制技術，將直流逆變回交流，整流器和逆變器同時工作，給負載供電的同時，還會對蓄電池充電，當市電異常時，整流器停止工作，轉由蓄電池（外接直流）經逆變器向負載供電，若電池電壓下降到放電終止電壓，而市電仍未恢復正常，UPS將轉由旁路供電（如果主路、旁路同源，UPS關機）[2-3]。此時，UPS狀態不對，需進一步分析。

從表1可以看出，機組UPS輸出電壓、鍋爐AC 220 V電源切換柜UPS電壓、汽機AC 220 V電源切換柜UPS電壓、機組UPS輸出電流均突然出現故障，然而鍋爐AC 220 V電源切換柜保安段電壓、汽機AC 220 V電源切換柜保安段電壓此時均為正常。

表1 故障時電壓電流表

3 事故分析

在給煤機變頻器的低電壓穿越項目改造后，變頻器的控制電源由原來的動力電源下口供電改為UPS供電，在UPS輸出電壓故障時，全部給煤機控制電源失去，發出給煤機停運信號至DCS，DCS發出“全燃料中斷”，觸發MFT，造成機組給煤機全停。UPS主路故障后未能及時切至旁路運行，原因是UPS逆變器工作不穩定，信號采集板采集的逆變器波形信號出現異常，逆變器瞬時停止工作，而主板未能及時判斷出逆變器運行狀態，默認主路運行，未切至旁路，造成負載瞬時全部失電。

UPS裝置切換至主回路空載運行時，先后發生兩次空載運行中主、旁路自動切換故障。廠家更換逆變器及UPS控制系統后進行監測，未出現主、旁路自動切換故障情況[4]。判斷為UPS裝置逆變器故障，分析可能出現逆變器故障原因，具體如下：

（1）逆變器大功率IGBT模塊性能不穩定，造成觸發波形出現異常。

（2）UPS控制系統存在缺陷，因廠家更換逆變器及UPS控制系統后，未出現主、旁路自動切換故障情況。

（3）UPS逆變器故障后未能及時切至旁路運行。

UPS裝置及其切換回路發生故障是這起事故的直接原因。給煤機變頻器電源在進行低電壓穿越保護改造時，改造方案未能按照反措要求設置備用電源并加裝靜態切換開關，造成UPS裝置供給的主電源電壓失去時，無可靠的備用電源自動投入。重要負荷采用單系統供電，反措執行不到位，直接導致給煤機電源全部失去，從而造成事故的發生。

4 整改措施

（1）機組UPS裝置切至旁路運行，并做好防止自動切回主路運行措施。要求UPS廠家到廠進行處理，更換機組UPS裝置主控系統及逆變器裝置。

（2）機組UPS裝置所帶全部負荷電源切換至備用電源供電，備用電源由機組380 V保安段供電。

（3）更換機組UPS裝置主控系統及逆變器裝置后，對機組UPS裝置進行全面性能檢測，對機組UPS裝置同時進行全面性能檢測。

（4）利用機組檢修，機組所有給煤機變頻器控制電源改為雙電源供電，并加裝切換裝置，正常運行時由UPS供電，UPS電源故障時切換至動力電源下口供電，改造后要通過實際的切換試驗，保證UPS電源故障時變頻器仍正常運行。

5 結束語

近年來，某電廠發生了多起UPS電源故障導致的非停事故，嚴重影響電廠的正常運行。文章通過分析一起電廠UPS故障導致機組停機的典型案例發現，重要設備只通過UPS單電源進行供電，UPS發生故障時，且切換裝置也出現了問題，重要設備失去控制電源，導致了故障的發生。由此可知，相關人員需在日常工作中加強對UPS電源的檢查與維護工作，并定期做好切換試驗，確保設備穩定運行，以提高電廠側UPS電源系統供電的可靠性。